Cách thực tế ảo nhận dạng cử chỉ con người

Trong thời đại hiện nay, với sự phát triển của kiến thức kĩ thuật khái niệm tương tác giữa các thiết bị cơ học và con người đã trở nên phong phú hơn nhờ vào các công nghệ tinh vi và phức tạp. Các công nghệ hiện nay đang bị giới hạn trong việc nhận dạng và kiểm soát giọng nói đang được phát triển theo hướng chuyển động vị trí và cử chủ của bàn tay. Công nghệ nhận dạng cử chỉ trong VR là bước đột phá cho các loại hình thực tế ảo lai, thu hẹp khoảng cách giữa thực và ảo, đưa công nghệ thực tế ảo phát triển lên một tầm cao mới. Hãy cùng Tourzy tìm hiểu về cách thức thực tế ảo hoạt động trong nhận dạng cử chỉ con người.

1. Nhận dạng cử chỉ là gì?

Cử chỉ là chuyển động vật lý của con người nhằm mục đích truyền tải một thông điệp cụ thể nào đó cho người nhận, tuy nhiên, nếu đối tượng nhận thông tin bằng cử chỉ là máy tính, thì nó chỉ có thể nhận diện được cử chỉ từ mặt hoặc tay. Việc tương tác bằng cử chỉ với máy tính có thể được thực hiện bằng một hoặc cả hai tay và có thể được phân loại là kiểm soát cử chỉ tay, giao tiếp hoặc thao tác. 
Như vậy, nhận dạng cử chỉ là sự giải thích các chuyển động ở trên bằng cảm biến chuyển động, gia tốc kế thông qua các thuật toán máy tính được áp dụng các thuật toán khác nhau. Đây là một hình thức điện toán tri giác cho phép con người thực thi các lệnh dựa trên các cử chỉ được nhận dạng bởi các thiết bị mà họ sử dụng. 

Nhận dạng cử chỉ là việc giải thích các cử chỉ bằng các loại cảm biến

2. Nhận dạng cử chỉ hoạt động như thế nào?

Nhận dạng cử chỉ không chỉ bị giới hạn hoạt động trong các trò chơi hay video giải trí, giáo dục đào tạo mà thậm chí còn có thể ứng dụng trong trị liệu. Tuy nhiên, một trong những ứng dụng nổi bật của nhận dạng cử chỉ là trong các hệ thống môi trường thực tế ảo và thực tế tăng cường.

2.1. Tầm quan trọng của nhận dạng cử chỉ trong VR

Thực tế ảo và thực tế nhập vai là những những môi trường do máy tính tạo ra để tái tạo lại một phần thực tế hoặc một tình huống được tạo ra nhờ trí tưởng tượng. Các hệ thống ảo này, thường được gọi là thực tế lai và cho phép kích thích sự hiện diện vật lý của người dùng thông qua sự tương tác và chuyển động của người dùng để tạo ra trải nghiệm cảm giác bao quát. Các giác quan có thể được hỗ trợ bao gồm: thị giác, thính giác, xúc giác và thậm chí cả mùi.

Sự tương tác của người dùng với môi trường thực tế ảo bị giới hạn trong việc sử dụng các thiết bị khác nhau hoặc kính thực tế ảo đeo trên đầu yêu cầu bạn phải sử dụng các thiết bị điều khiển. Tuy nhiên, đối với thực tế ảo, các thiết bị điều khiển không nhìn thấy được chiếm ưu thế hơn, ví dụ: ra lệnh bằng giọng nói, diễn giải biểu cảm khuôn mặt và nhận dạng cử chỉ tay. Công nghệ nhận dạng cử chỉ giúp diễn giải biểu cảm khuôn mặt, nhận dạng cử chỉ tay và những cử chỉ khác của cơ thể để điều hướng và kiểm soát môi trường ảo. Giao diện cử chỉ là thứ giúp loại bỏ các thiết bị điều khiển cơ học gây phiền toái cho người dùng. Nó loại bỏ những thành phần trung gian để tạo ra sự kết nối trực tiếp giữa con người và thực tế ảo. 

Nhận dạng cử chỉ giúp tạo ra sự kết nối tốt hơn giữa con người và hệ thống thực tế ảo

2.2. Ứng dụng công nghệ nhận dạng cử chỉ vào thực tế ảo

Môi trường thực tế ảo tốt là môi trường có thể cung cấp những trải nghiệm nhập vai hoàn toàn cho người dùng. Điều này đồng nghĩa với việc môi trường này có thể tái tạo những chuyển động nhỏ nhất, rung động, thay đổi kích thước và hướng của thế giới thực trong một không gian nhân tạo. 
Mặc dù có nhiều yếu tố khác nhau để tạo ra một môi trường thực tế ảo tốt, đặc biệt là việc thành thạo các kỹ năng được coi là yếu tố vô cùng quan trọng. Các nhà phát triển thực tế ảo đã dành ra một phần riêng cho lĩnh vực này được gọi là quản lý cảm biến. Các cảm biến có tác dụng theo dõi, kiểm soát và tái tạo chuyển động tương tự như trong công nghệ nhận dạng cử chỉ, nó sử dụng gia tốc kế và con quay hồi chuyển để theo dõi các chuyển động. Những thiết bị này sẽ đo và ghi lại gia tốc, định hướng, xoay cũng như các chuyển động ngang và dọc nhỏ nhất để các ứng dụng điện tử có thể tái tạo môi trường thế giới ảo. Các thiết bị này cũng kết hợp với việc xử lý các thuật toán tính toán phức tạp để nhận dạng cử chỉ áp dụng cho các hệ thống VR.

Công nghệ nhận dạng cử chỉ áp dụng được trên các hệ thống thực tế ảo

Phần mềm ba chiều điều khiển cử chỉ cũng là một một trong những kỹ thuật làm cho giao diện điều khiển hệ thống thực tế ảo đầy đủ chức năng hơn.

Có nhiều bước cần thực hiện để hệ thống thực tế ảo có thể nhận dạng cử chỉ tay của người dùng, bao gồm:

Giai đoạn 1: Thu thập dữ liệu hoặc giai đoạn thu thập hình ảnh
Đây là giai đoạn thu thập dữ liệu đầu vào trong đó các cử chỉ tay, cơ thể hoặc khuôn mặt được ghi lại và phân loại.

Giai đoạn 2:  Giai đoạn tiền xử lý hình ảnh cử chỉ
Bước này sử dụng các kỹ thuật như phát hiện các góc cạnh, lọc và chuẩn hóa để nắm bắ các đặc điểm chính của cử chỉ. Giai đoạn này thích hợp để tạo ra mô hình đầu vào để nhận dạng cử chỉ.

Giai đoạn 3: Theo dõi hình ảnh
Theo dõi hình ảnh tuân theo xử lý các hình ảnh cử chỉ trong đó các cảm biến sẽ nắm bắt sự thay đổi hướng và cử chỉ của các đối tượng. Hoạt động này có thể được trợ giúp bởi các loại máy theo dõi như từ tính, quang học, âm thanh, quán tính hoặc cơ học.

Giai đoạn 4: Nhận biết
Giai đoạn cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, đó là nhận dạng được coi là giai đoạn cuối cùng của kiểm soát nhận dạng cử chỉ trong hệ thống thực tế ảo. Sau khi trích xuất thành công tính năng theo dõi hình ảnh trong đó các cử chỉ được lưu trữ trong hệ thống bằng cách sử dụng các mạng thần kinh phức tạp hoặc các câu lệnh khác nhau, cử chỉ sẽ được chính thức công nhận và phân loại để đính kèm vào bộ phận đầu vào của một bộ cảm biến chuyển động. 

Nhận dạng cử chỉ áp dụng trong cả hệ thống VR và các trò chơi

Quá trình nhận dạng cử chỉ này được áp dụng không chỉ trong môi trường 3D của hệ thống thực tế ảo mà còn được ứng dụng trong các trò chơi cho phép người dùng điều khiển và định hướng các đối tượng khác. 

2.3. Thị trường thực tế ảo sẽ lớn như thế nào?
Tổng số người dùng thực tế ảo trên thế giới tính đến đầu năm 2019 là 43 triệu người, đây là một lĩnh vực đang phát triển và dự kiến sẽ trị giá đến 30 tỷ USD vào năm 2020. 

3. Những thiết bị nào có thể được dùng cho việc nhận dạng cử chỉ?

Nhận dạng cử chỉ có thể được tiến hành bằng việc sử dụng các công cụ và các thiết bị đầu vào khác nhau. Chúng được phân loại thành ba loại chính bao gồm:
- Cảm biến nhận dạng cử chỉ
- Găng tay nhận dạng cử chỉ
- Nhận dạng cử chỉ dựa trên tầm nhìn

3.1. Cảm biến nhận dạng cử chỉ 

Cảm biến nhận dạng cử chỉ có thể được theo dõi nhờ gia tốc kế, con quay hồi chuyển và các hệ thống cơ điện vi mô khác để đo và xử lý chuyển động. Các cảm biến này kiểm soát và cải thiện khả năng tăng tốc dọc theo ba trục cũng như cải thiện chuyển động quay của các vật thể trong môi trường ảo. Những cảm biến này thường đi kèm với thiết bị chiếu sáng và cảm biến tiệm cận quang học. 

Cảm biến nhận dạng cử chỉ 

3.2. Găng tay nhận dạng cử chỉ

Nhận dạng cử chỉ dựa trên găng tay là việc sử dụng một thiết bị giống như găng tay  trong môi trường thực tế ảo. Găng tay có dây với nhiều thiết bị theo dõi quán tính và từ tính có thể cung cấp dữ liệu đầu vào cho máy tính về chuyển động xoay và vị trí của tay. Những găng tay này có thể phát hiện sự uốn cong của ngón tay với độ chính xác cao để sao chép chính xác các chuyển động đó. 

Găng tay nhận dạng cử chỉ

3.3. Nhận dạng cử chỉ dựa trên tầm nhìn

Nhận dạng cử chỉ dựa trên tầm nhìn là việc sử dụng hình ảnh hoặc video để tái tạo chuyển động thực tế trong các hệ thống thực tế ảo. Những hình ảnh hoặc chuỗi video này được xử lý để xác định tư thế và cử chỉ tay mà sau đó có thể được sử dụng để tính toán mô hình 3 chiều của một phân cảnh cụ thể trong thực tế ảo. 
Nhận dạng cử chỉ dựa trên tầm nhìn được thực hiện bằng cách sử dụng một camera đơn tiêu chuẩn 2D hoặc hai camera khác nhau có liên kết với nhau còn được gọi là camera Stereo để ghi lại chính xác cử chỉ và chuyển động. 

Nhận dạng cử chỉ dựa trên tầm nhìn

Mong rằng với những thông tin về cách thực tế ảo hoạt động và hệ thống nhận dạng cử chỉ đã giúp bạn đọc có thêm kiến thức về thực tế ảo. Đừng quên theo dõi và chia sẻ những cảm nhận của bản thân với chúng tôi về thực tế ảo:

Facebook: https://www.facebook.com/360tourzy/
Youtube: https://www.youtube.com/c/360VRTourzymedia

Liên hệ ngay để trở thành cộng sự tiếp theo của chúng tôi.
Tourzy Media - Thay đổi để khác biệt:  https://bitly.vn/5f7h